[논문]자소엽(Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo) 조다당의 멜라닌 생성 저해 및 미백효과

조은지; 변의홍

doi:10.9721/kjfst.2019.51.1.58

자소엽(Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo) 조다당의 멜라닌 생성 저해 및 미백효과
Antimelanogenic effect and whitening of crude polysaccharide fraction extracted from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.51 no.1, 2019년, pp.58 - 63

초록
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본 연구에서 자소엽 조다당 추출물의 미백 활성을 평가하기 위하여 tyrosinase 억제활성과 melanocyte 세포에서 멜라닌 함량 및 멜라닌 관련 단백질 발현 억제능을 수행하였다. 자소엽 조다당 추출물은 tyrosinase 억제능을 관찰한 결과 자소엽 조다당 추출물의 농도가 증가할수록 활성이 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 미백 효과가 melanoma 세포인 B16F10 세포 내에서도 일어나는지 확인하기 위하여 세포내 멜라닌 함량 및 tyrosinase 억제능을 살펴보았다. 자소엽 조다당 추출물은 B16F10 세포에 대하여 세포독성이 없는 농도에서 진행 하였으며, 세포내 멜라닌 함량 및 tyrosinase 활성 저해를 보여주었다. 이는 자소엽 조다당 추출물이 세포 내 MITF 발현을 억제시킴으로서 tyrosinase, TRP-1 및 TRP-2 단백질 발현을 억제함에 따라 미백효과를 확인하였다. 이러한 결과로 자소엽 조다당 추출물의 미백 활성을 확인 할 수 있었으며, 미백 산업 분야 및 식품의 기능성 소재로 이용한다면 천연 미백 소재로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the inhibitory effects of crude polysaccharide fractions separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP) on melanin synthesis and tyrosinase activity were observed. B16F10 melanoma cells were treated with 125 and $250{\mu}g/mL$ of PCP for 24 hours. Using these optimal concentrations, inhibition of melanin synthesis inhibition was measured, and PCP treatment significantly reduced melanin synthesis induced by 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX). In addition, western blotting analysis on B16F10 melanoma cells showed that PCP inhibited tyrosinase, microphthalmia-associated transcriptipn factor, tyrosinase related protein-1, and tyrosinase related protein-2 expression. Therefore, these results indicate that PCP may have potential inhibitory activity against melanin synthesis and may be a natural ingredient useful for the development of whitening materials in cosmetics and functional foods.

주제어

표/그림 (5)

$Fig. 1. Tyrosinase inhibition activity of crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP).$ 그림 Fig. 1. Tyrosinase inhibition activity of crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP).
$Fig. 2. Cell viability of IBMX and crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP) in B16F10 melanoma cells.$ 그림 Fig. 2. Cell viability of IBMX and crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP) in B16F10 melanoma cells.
$Fig. 3. The difference of melanin octents in B16F10 mouse melanoma cells treated with crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP).$ 그림 Fig. 3. The difference of melanin octents in B16F10 mouse melanoma cells treated with crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP).
$Fig. 4. Effect of crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP) on cellular melanin contents and tyrosinase activity in B16F10 cells.$ 그림 Fig. 4. Effect of crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP) on cellular melanin contents and tyrosinase activity in B16F10 cells.
$Fig. 5. Inhibitory effect of fractions from crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP) on TRP-1, TRP-2, MITF, Tyrosine.$ 그림 Fig. 5. Inhibitory effect of fractions from crude polysaccharide fraction separated from Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo (PCP) on TRP-1, TRP-2, MITF, Tyrosine.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 자소엽에서 분리된 다당류의 미백 활성에 관하여 알아보기 위하여 tyrosinase 억제 활성 및 B16F10 melanoma를 이용하여 melanin 합성 저해효과, tyrosinase 억제활성, 멜라닌 생성 억제에 대한 메커니즘(TRP-1, -2, MITF 및 tyrosine)을 조사하여 기능성 화장품 소재로서의 개발 가능성을 검토하고자 하였다.

제안 방법

B16F10 세포를 이용한 melanin 합성 생성 억제능을 평가하기 위하여 phenol red가 없는 DMEM 배지를 사용하여 6 well plate (SPL)에 3×10⁴ cells/mL로 분주하고 2시간이 지난 후 세포가 plate에 완전히 부착된 것을 확인한 다음 자소엽 조다당 추출물을 농도별(125 및 250 μg/mL)로 처리하였다. 12시간 후 melanin 생성을 촉진하기 위하여 200 μM 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX, Sigma-Aldrich Co.
B16F10 세포를 이용한 tyrosinase 억제 활성을 평가하기 위하여 phenol red가 없는 DMEM 배지를 사용하여 6 well plate (SPL)에 3×10⁴ cells/mL로 분주하고 2시간이 지난 후 세포가 plate 에 완전히 부착된 것을 확인한 다음 자소엽 조다당 추출물을 농도별(125 및 250 μg/mL)로 처리하였다. 12시간 후 melanin 생성을 촉진하기 위하여 200 μM IBMX을 처리하여 melanin 생성 반응을 촉진시켰다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 자소엽(Perilla frutescens Britton var. acuta Kudo)은 2016년 8월 충남 예산지역에서 채취하였고, 실험을 위해서 7일 동안 음건하여 수분을 완전히 제거하고, 밀봉하여 실온에서 보관하며 실험에 사용하였다. Jeddou 등(2016)의 방법을 일부 변형하여 분리하였다.

데이터처리

이상의 실험에서 얻어진 결과는 Statistical Package for Social Sciences (SPSS, 10.0, IBM, Chicago, IL, USA) software를 이용 하여 One Way ANOVA test로 분석하였으며, 시료 간의 유의성은 Duncan’s multiple range test로 p<0.05 수준에서 비교하였고, Student’s t-tests로 *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001 수준에서 비교하였다.

이론/모형

Tyrosinase 억제 활성은 tyrosinase와 L-DOPA의 작용결과 생성 되는 dopachrome을 비색법을 이용하여 정량하는 방법으로 측정하였다(Flurkey, 1991). Mushroom tyrosinase (100 unit/mL, SigmaAldrich Co.

성능/효과

자소엽 조다당 추출물을 농도별로 처리하여 tyrosinase의 억제 활성을 평가한 결과 농도가 증가함에 따라 유의적으로 tyrosinase를 억제시키는 것으로 관찰 되었다. 따라서 자소엽 조다당 추출물의 처리는 melanin 형성에 직접적으로 관여하는 tyrosinase 효소 활성을 억제함으로써 미백 활성에 기여하는 것으로 판단된다.
11% 감소하는 것으로 나타났다. 또한, IBMX에 의해 유도된 B16F10 세포에 자소엽 조다당 추출물을 처리하였을 때, IBMX에 의해 유도된 세포 내 tyrosinase활성이 37.79, 39.23% 억제효과를 나타내었으며, albutin 처리 시 39.23% 억제하는 것으로 보아 자소엽 조다당 추출물은 세포내 melanin 및 tyrosinase를 효과적으로 감소시키는 것으로 평가된다.
TRP-1과 TRP-2는 tyrosinase related protein으로 알려져 있는 단백질로서 5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid (DHICA)를 흑갈색을 나타내는 indole-5,6-quinone-2-carboxylic acid로 산화하는 효소이며 TRP-2는 DCT라고도 하며 DOPA chrome을 DHICA로 이성화하는 효소로서, MITF의 억제는 tyrosinase 및 TRP-1, TRP-2의 발현 억제를 통하여 멜라닌 색소 생성을 억제할 수 있다(Jimenez 등, 2001;Lin 등, 2008). 본 연구에서는 자소엽 조다당 추출물의 멜라닌 생성 억제효과를 분석하기 위해 TRP-1, TRP-2, tyrosinase 및 MITF 의 유전자 발현 양상을 관찰하였을 때, 멜라닌 형성에 관여하는 단백질 발현을 억제하는 것을 확인하였다(Fig. 5). 이러한 효과는 MITF 발현 억제를 통한 tyrosinase, TRP-1, TRP-2의 단백질 발현을 억제함으로써 미백 작용을 하는 것으로 생각된다.

후속연구

또한 Yoon 등 (2009)은 제주조릿대 잎 열수추출물이 ERK활성화를 저해함으로써 tyrosinase와 TRP-1의 발현을 저해하는 활성을 가지고 있음을 보고하였고, Kim 등 (2011a)은 곰취, 미역취, 삼나물 복합 추출물 및 bifidobacterium bifidum을 이용한 이들 발효 추출물은 멜라닌 합성에 직접적으로 관여하는 효소인 tyrosinase 및 TRP-1, TRP-2의 발현을 억제하여 멜라닌 합성을 억제한다고 보고하였다. 이상의 결과를 보아 자소엽 조다당 추출물은 멜라닌 생합성에 관여하는 MITF, tyrosinase, TRP-1, TRP-2 의 단백질 발현을 억제하므로 향후 천연 미백 소재로서의 활용이 가능 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	과량의 활성 산소는 체내에 어떤 영향을 주는가?	피부는 자외선의 노출이 쉽고 영향을 받기 쉬운 기관이며, 자외선으로 활성산소종이 생성되면 피부 세포를 손상시키며 손상된 세포는 식세포에 의해 제거된다(Choi 등, 2013). 과량의 활성 산소는 체내에서 존재하는 항산화 물질을 제거시키며 기미, 색소 침착 및 검버섯 등의 피부질환이 원인이 되는 멜라닌 생성반응을 증가시킨다(Cho, 2003). Melanin은 표피의 기저층에 존재하며 인간의 피부색을 결정짓는데 가장 중요한 역할을 하며, 태양 광선으로부터 들어오는 자외선을 차단하는 색소이다(Bertolotto 등, 1998).
	Melanin의 역할은?	특히 tyrosine 효소는 melanocyte에서 멜라닌 색소의 합성에서 주요 핵심 효소로서 eumelanin과 pheomelanin의 합성에 절대적으로 필요한 것으로 알려져 있다(Hearing and Tukamoto, 1991). Melanin은 햇빛에 포함된 UV의 빛 에너지를 흡수하여 UV에 의한 손상으로부터 진피 이하의 피부 기관을 보호하는 역할을 하며, 피부 생체 내에 생겨난 유해산소 및 유리기 등을 잡아주는 외부 유해인 자로부터 피부를 보호해주는 유용한 역할을 한다. 그러나 멜라닌이 과도하게 합성되거나, 노화 등에 의해서 피부의 생리기능이 떨어지고 다양한 색소가 침착되어 기미, 주근깨를 형성하며, 이와 같은 병변으로부터 나아가 피부암의 원인이 되기도 한다(Choung 등, 2013).
	Melanin의 단점은?	Melanin은 햇빛에 포함된 UV의 빛 에너지를 흡수하여 UV에 의한 손상으로부터 진피 이하의 피부 기관을 보호하는 역할을 하며, 피부 생체 내에 생겨난 유해산소 및 유리기 등을 잡아주는 외부 유해인 자로부터 피부를 보호해주는 유용한 역할을 한다. 그러나 멜라닌이 과도하게 합성되거나, 노화 등에 의해서 피부의 생리기능이 떨어지고 다양한 색소가 침착되어 기미, 주근깨를 형성하며, 이와 같은 병변으로부터 나아가 피부암의 원인이 되기도 한다(Choung 등, 2013). 그러므로 이러한 색소 침착 현상을 방지하고 미백효과를 얻기 위해서 이와 같은 효소를 억제하여 멜라닌 합성저해를 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다(Hearing and Tukamoto, 1991).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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